LTW-C181LDS5-GE SMD LED Datenblatt - 1,6x0,8x0,55mm - 3,15V - 76mW - Weiß - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die LTW-C181LDS5-GE ist eine Oberflächenmontage-LED (SMD), die für moderne, platzbeschränkte elektronische Anwendungen konzipiert ist. Sie gehört zu einer Familie von Miniaturbauteilen, die für automatisierte Leiterplattenbestückungsprozesse optimiert sind. Die primären Designziele für dieses Bauteil sind Miniaturisierung, Kompatibilität mit der Serienfertigung und zuverlässige Leistung in einer Vielzahl von Konsum- und Industrieanwendungen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Diese LED bietet mehrere Schlüsselvorteile, die sie für automatisierte Fertigungslinien geeignet machen. Ihr superflaches Profil von nur 0,55 mm Höhe ist ein entscheidendes Merkmal für Anwendungen wie ultradünne Mobiltelefone, Tablets und Notebooks, bei denen der Bauraum begrenzt ist. Das Bauteil ist in der industrieüblichen 8-mm-Tape-Verpackung auf 7-Zoll-Spulen verpackt, was vollständig mit automatischen Bestückungsgeräten kompatibel ist und so den Montageprozess optimiert und die Fertigungskosten senkt. Darüber hinaus ist sie für Infrarot-Reflow-Lötprozesse ausgelegt, dem Standard für die Serienfertigung von SMD-Bauteilen. Die Zielmärkte sind breit gefächert und umfassen Telekommunikationsgeräte (z. B. Mobil- und Schnurlostelefone), Büroautomatisierungsgeräte, Netzwerksysteme, Haushaltsgeräte sowie Innenraumbeleuchtung und Display-Anwendungen.

1.2 Merkmale und Anwendungen

Die LED ist mit einem Ultrahellen InGaN (Indiumgalliumnitrid) weißen Chip aufgebaut. Dieses Halbleitermaterial ist für seine hohe Effizienz und Fähigkeit, hellweißes Licht zu erzeugen, bekannt. Das Bauteil entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), d. h., es ist frei von bestimmten gefährlichen Materialien wie Blei, Quecksilber und Cadmium. Seine I.C.-Kompatibilität (Integrierter Schaltkreis) zeigt an, dass sie direkt von Niederspannungs-Logikschaltungen angesteuert werden kann. Typische Anwendungen gehen über einfache Statusanzeigen hinaus und umfassen funktionale Beleuchtung wie Tastatur- oder Keyboard-Hintergrundbeleuchtung, Mikrodisplays und die Beleuchtung von Symbolen oder Signalen auf Bedienfeldern.

2. Gehäuseabmessungen und mechanische Spezifikationen

Die physikalische Kontur der LTW-C181LDS5-GE ist durch einen standardisierten EIA-Gehäusefußabdruck definiert. Die Linsenfarbe ist gelb, während die Lichtquelle selbst ein InGaN weißer Chip ist. Die Kombination der gelben Linse mit dem weißen Chip hilft, den Lichtaustritt zu formen und möglicherweise die Farbcharakteristik zu modifizieren. Alle kritischen Abmessungen für das Bauteilgehäuse sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm angegeben, sofern nicht anders spezifiziert. Diese präzise Maßkontrolle gewährleistet konsistente Platzierungs- und Lötresultate während der Leiterplattenbestückung.

3. Grenzwerte und Kennwerte

Dieser Abschnitt definiert die Betriebsgrenzen und Leistungsparameter der LED unter spezifischen Testbedingungen.

3.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte stellen die Belastungsgrenzen dar, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert. Die maximale Verlustleistung beträgt 76 Milliwatt (mW). Der DC-Vorwärtsstrom sollte im Dauerbetrieb 20 mA nicht überschreiten. Für den Pulsbetrieb ist ein Spitzenvorwärtsstrom von 100 mA unter einem strikten Tastverhältnis von 1/10 mit einer Pulsbreite von 0,1 ms zulässig. Das Bauteil kann in einem Umgebungstemperaturbereich von -20°C bis +105°C betrieben und bei Temperaturen von -40°C bis +105°C gelagert werden. Ein kritischer Grenzwert für die Montage ist die Infrarot-Lötbedingung, die als Widerstandsfähigkeit gegen 260°C für maximal 10 Sekunden spezifiziert ist, was mit typischen bleifreien Reflow-Profilen übereinstimmt.

3.2 Empfohlenes IR-Reflow-Profil für bleifreie Prozesse

Eine erfolgreiche Lötstelle erfordert ein spezifisches Temperaturprofil. Für bleifreies Löten wird eine Vorwärmphase bis auf 150-200°C empfohlen. Die maximale Bauteiltemperatur während des Reflow darf 260°C nicht überschreiten, und die Zeit über dieser Spitzentemperatur sollte auf maximal 10 Sekunden begrenzt sein. Es ist entscheidend zu beachten, dass unterschiedliche Leiterplattendesigns, Lotpasten und Ofentypen eine Profilcharakterisierung erfordern; die angegebenen Werte sind Richtlinien basierend auf Bauteil-Verifizierungstests.

3.3 Elektrische und optische Kennwerte

Dies sind die typischen Leistungswerte, gemessen bei Ta=25°C und einem Vorwärtsstrom (IF) von 5 mA, was eine gängige Test- und Betriebsbedingung ist. Die Lichtstärke (Iv), ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit, reicht von einem Minimum von 112,0 Millicandela (mcd) bis zu einem Maximum von 224,0 mcd. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt, beträgt 130 Grad, was auf ein sehr breites Strahlungsmuster hinweist. Die Vorwärtsspannung (VF) liegt typischerweise zwischen 2,70V und 3,15V bei 5mA. Die Farbortkoordinaten im CIE-1931-Diagramm sind x=0,284 und y=0,272, was einen spezifischen Punkt im weißen Farbraum definiert. Der Sperrstrom (IR) ist sehr niedrig, mit einem Maximum von 2 Mikroampere (μA) bei einer Sperrspannung (VR) von 5V. Wichtige Hinweise klären, dass die Toleranz der Farbortkoordinaten ±0,01 beträgt und das Bauteil nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt ist; der VR-Test dient nur zu Informationszwecken.

4. Binning-System

Aufgrund natürlicher Schwankungen in der Halbleiterfertigung werden LEDs in Leistungsklassen sortiert, um Konsistenz für den Endanwender zu gewährleisten. Die LTW-C181LDS5-GE verwendet ein dreidimensionales Binning-System.

4.1 Vorwärtsspannungs-Rang (Vf)

LEDs werden basierend auf ihrem Vorwärtsspannungsabfall bei 5mA gruppiert. Bin-Code A umfasst 2,70V bis 2,85V, Bin B umfasst 2,85V bis 3,00V und Bin C umfasst 3,00V bis 3,15V. Auf jede Klasse wird eine Toleranz von ±0,1V angewendet.

4.2 Lichtstärke-Rang (Iv)

Dieses Binning sortiert LEDs nach ihrer Helligkeit. Die R1-Klasse umfasst LEDs von 112,0 bis 146,0 mcd, R2 von 146,0 bis 180,0 mcd und S1 von 180,0 bis 224,0 mcd. Auf die Grenzen jeder Helligkeitsklasse wird eine Toleranz von ±15% angewendet.

4.3 Farbton-Rang (Farbortkoordinaten)

Dies ist das komplexeste Binning, das Regionen im CIE-1931-Farbortdiagramm definiert, um LEDs nach ihrem präzisen Weißton zu gruppieren. Mehrere Klassen sind definiert (z. B. S1-2, S2-2, S3-1, S3-2, S4-1, S4-2), wobei jede einen durch vier (x, y)-Koordinatenpaare definierten viereckigen Bereich spezifiziert. Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit sehr enger Farbabstimmung für Anwendungen auszuwählen, bei denen ein einheitliches Weißbild entscheidend ist. Innerhalb jeder Farbtonklasse wird eine Toleranz von ±0,01 auf die (x, y)-Koordinaten angewendet.

5. Typische Kennlinien

Das Datenblatt enthält eine Reihe grafischer Darstellungen, die das Verhalten des Bauteils unter variierenden Bedingungen veranschaulichen. Diese Kurven sind für die Schaltungsauslegung und das thermische Management unerlässlich. Sie umfassen typischerweise die Beziehung zwischen Vorwärtsspannung und Vorwärtsstrom (V-I-Kennlinie), die die nichtlinearen Eigenschaften der Diode zeigt. Auch die Beziehung zwischen Lichtstärke und Vorwärtsstrom wird dargestellt, was zeigt, wie die Helligkeit mit dem Treiberstrom skaliert. Eine weitere entscheidende Kurve zeigt die relative Lichtstärke in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und verdeutlicht, wie die Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Diese thermische Derating-Information ist entscheidend, um eine konsistente Helligkeit in der Endanwendung sicherzustellen. Die Analyse dieser Kurven ermöglicht es Designern, den Treiberstrom für einen Ausgleich zwischen Helligkeit, Effizienz und Lebensdauer zu optimieren und die thermischen Grenzen ihres Designs zu verstehen.

6. Benutzerhandbuch und Montageinformationen

6.1 Reinigung

Wenn nach dem Löten oder aufgrund von Kontamination eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Lösungsmittel verwendet werden, um das Kunststoffgehäuse nicht zu beschädigen. Die empfohlene Methode ist das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei normaler Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Aggressivere oder nicht spezifizierte Chemikalien müssen vermieden werden.

6.2 Empfohlene Leiterplatten-Lötflächengeometrie

Ein Diagramm zeigt das optimale Kupferflächenmuster auf der Leiterplatte zum Löten der LED. Diese Anordnung gewährleistet eine korrekte Lötnahtbildung, gute mechanische Festigkeit und eine richtige Wärmeableitung. Die Befolgung dieser Empfehlung ist entscheidend für zuverlässige Lötstellen und die Vermeidung von "Tombstoning" (wobei ein Ende des Bauteils während des Reflow von der Lötfläche abhebt).

6.3 Tape-and-Reel-Verpackungsspezifikationen

Das Bauteil wird in einem Trägertapesystem für die automatisierte Handhabung geliefert. Die Tapebreite beträgt 8 mm. Das Tape ist auf eine Standard-7-Zoll (178 mm) Spule aufgewickelt. Detaillierte Abmessungen für die Taschen, das Deckband und die Spulennabe sind angegeben, um die Kompatibilität mit Zuführeinrichtungen sicherzustellen. Wichtige Hinweise spezifizieren, dass leere Taschen versiegelt sind, jede Spule 5000 Stück enthält und die Verpackung den ANSI/EIA-481-Spezifikationen entspricht.

7. Hinweise und Zuverlässigkeitsinformationen

7.1 Bestimmungsgemäße Anwendung und Zuverlässigkeit

Die LED ist für den Einsatz in gewöhnlichen elektronischen Geräten ausgelegt. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern oder bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z. B. Luftfahrt, Medizingeräte, Verkehrssicherheitssysteme), sind spezielle Beratung und Qualifizierung erforderlich, da diese über die bestimmungsgemäße Verwendung hinausgehen.

7.2 Lagerbedingungen und Feuchtigkeitssensitivität

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Hochtemperatur-Reflow-Prozesses zu Gehäuserissen führen kann (bekannt als "Popcorning"). In der original versiegelten feuchtigkeitsgeschützten Beutel mit Trockenmittel sollte die LED bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald der Beutel geöffnet ist, muss die Lagerumgebung ≤30°C und ≤60% RH betragen. Bauteile, die der Umgebungsluft ausgesetzt sind (außerhalb des versiegelten Beutels), sollten innerhalb von 672 Stunden (28 Tagen) reflow-gelötet werden, entsprechend der Feuchtigkeitssensitivitätsstufe (MSL) 2a. Wird dieses Zeitfenster überschritten, ist vor der Montage ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen.

7.3 Lötrichtlinien

Detaillierte Lötparameter werden wiederholt. Für Reflow-Löten: Vorwärmen auf 150-200°C, Spitzentemperatur ≤260°C, Zeit bei Spitzentemperatur ≤10 Sekunden, und maximal zwei Reflow-Zyklen erlaubt. Für Handlöten mit einem Lötkolben: Temperatur ≤300°C, Lötzeit ≤3 Sekunden, und nur ein Lötzyklus ist erlaubt. Das Überschreiten dieser Grenzwerte kann die Leistung der LED beeinträchtigen oder dauerhafte Schäden verursachen.

7.4 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung und elektrischen Überspannungen. Während der Handhabung und Montage müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen implementiert werden. Dazu gehören die Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, antistatischer Matten und die Sicherstellung, dass alle Geräte ordnungsgemäß geerdet sind. Die Nichtbeachtung von ESD-Vorsichtsmaßnahmen kann zu latenten oder katastrophalen Bauteilausfällen führen.

8. Designüberlegungen und Anwendungshinweise

Bei der Integration dieser LED in ein Design müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad macht sie geeignet für Anwendungen, die eine großflächige Ausleuchtung oder Sichtbarkeit aus weiten Winkeln erfordern, wie z. B. Statusanzeigen an Geräten. Die ultraflache Bauhöhe von 0,55 mm ist ideal für Hintergrundbeleuchtungsschichten in gestapelten Baugruppen wie Handy-Displays. Der Vorwärtsspannungsbereich (2,7-3,15V) bedeutet, dass sie oft direkt von einer geregelten 3,3V-Logikversorgung mit einem einfachen strombegrenzenden Widerstand angesteuert werden kann, obwohl ein Konstantstromtreiber für optimale Stabilität und Langlebigkeit empfohlen wird. Die thermische Nennleistung von 76 mW muss beachtet werden; das Leiterplattenlayout sollte ausreichend Kupferfläche zur Wärmeableitung bieten, insbesondere wenn in der Nähe des Maximalstroms betrieben wird. Das umfassende Binning-System ermöglicht eine präzise Auswahl für farbkritische Anwendungen, aber Designer sollten ihre erforderlichen Klassen bei der Bestellung angeben. Für Tastatur-Hintergrundbeleuchtung würden mehrere LEDs aus derselben Helligkeits- und Farbtonklasse verwendet, um eine gleichmäßige Helligkeit und Farbe über alle Tasten hinweg sicherzustellen.